Как работают новые шинные правила в «Формуле-1»
Подробное объяснение для тех, кто запутался в покрышках.
Поставщик шин в «Формуле-1», компания «Пирелли», обнародовала информацию о выборе покрышек пилотами на первый этап сезона-2016, Гран-при Австралии. Самое время разобраться, как именно гонщики будут ими пользоваться.
Выбор комплектов до Гран-при
В этом году «Пирелли» подготовила для «Формулы-1» следующие типы шин различной жесткости: «хард» (жесткие), «медиум» (средние), «софт» (мягкие), «суперсофт» (сверхмягкие), а также новинку – «ультрасофт» (ультрамягкие). Всего пять типов.
Как и в прошлых сезонах, все типы разом привозиться на гонки не будут – основываясь на своих данных о характеристиках трасс, на каждый Гран-при «Пирелли» будет предлагать командам три варианта резины (а не два, как раньше) разной жесткости. В этом году в Австралию шинники привезут «медиум», «софт» и «суперсофт».
Гонщикам на этап выделяют 13 комплектов покрышек, и спортсмены сами решают, сколько шин каждого типа им нужно. Выбор нужно сделать заранее: за 8 недель до европейской гонки и за 14 недель до Гран-при за пределами Старого Света. ФИА и «Пирелли» держат эти данные в секрете, который раскрывается лишь за две недели до предстоящей гонки.
К примеру, Льюис Хэмилтон на Гран-при в Мельбурне выбрал 1 комплект «медиума», 6 комплектов «софта» и 6 комплектов «суперсофта».
При этом есть условие – 3 комплекта из 13 «Пирелли» резервирует для важных событий: два комплекта пилот должен оставить на гонку (и один из них нужно обязательно использовать), а еще один, самый мягкий, – на третий сегмент квалификации.
Шины на тренировки
Незарезервированными на весь уик-энд у пилота остаются 10 комплектов шин, однако шесть из них необходимо вернуть поставщику шин до начала квалификации.
В отличие от прошлых лет, первую пятничную тренировку гонщики смогут начать на любом из трех доступных типов шин, но спустя 40 минут после старта практики этот комплект требуется отдать «Пирелли» (ранее в начале практики команды обязаны были использовать самый жесткий комплект и вернуть его через полчаса).
После завершения первой тренировки необходимо вернуть еще один комплект покрышек. После второй практики нужно вернуть еще два комплекта, после третьей, субботней – еще два комплекта. То есть, после трех тренировок команды попрощаются с шестью комплектами шин.
Покрышки для квалификации и гонки
На квалификацию и гонку у пилота останутся 4 незарезервированных комплекта и 3 зарезервированных. Решать, как их использовать в квалификации и гонке, будут сами команды, но есть несколько обязательных условий:
1) Шины, на которых пилот покажет свое лучшее время во втором сегменте квалификации, должны быть установлены на болид на старте воскресной гонки.
2) В третьем сегменте квалификации пилот обязан использовать самый мягкий комплект шин из тех, что зарезервировала «Пирелли» – после квалификации его необходимо вернуть обратно поставщику шин.
В итоге на гонку у спортсмена останется как минимум 2 свежих (специально зарезервированных) комплекта шин, а также еще 4 комплекта, которые он мог использовать в квалификации.
Как это будет выглядеть?
Чтобы было понятно, приведу пример идеального уик-энда Льюиса Хэмилтона с минимумом испорченных и задействованных покрышек. Как уже было сказано, англичанин выбрал 1 «медиум», 6 «софтов» и 6 «суперсофтов». В резерв сразу уйдут по одному комплекту каждого типа шин.
На старте первой практики в Мельбурне Хэмилтон использует «софт», а затем по ходу этой же тренировки – еще один комплект «софта». Во второй практике Льюис поработает с «софтом» и «суперсофтом», а на третьей – еще с одним комплектом «софта» и еще одним комплектом «суперсофта».
На квалификацию и гонку у него останутся: 1 «софт» и 3 «суперсофта», а также зарезервированный на третий сегмент «суперсофт» и оставленные на гонку «медиум» и «софт».
В первом сегменте квалификации Льюис использует 1 «софт», во втором – 1 «суперсофт» (на котором затем начнет воскресную гонку; на картинке – с красной буквой U).
В третьем сегменте он проедет еще два быстрых круга на двух разных комплектах «суперсофта», один из которых его команда затем вернет «Пирелли». (На картинке – слева с буквой U.)
Таким образом, гонку в Мельбурне Хэмилтон начнет на «суперсофте», в запасе у него будут: 1 свежий и 1 использованный комплекты «суперсофта», а также 1 использованный «софт» и зарезервированные для гонки свежие «медиум» и «софт». Как он ими распорядится на дистанции Гран-при – его личное дело, но при этом в гонке он должен использовать два разных типа покрышек (один из зарезервированных – обязательно).
При желании Льюис сможет воспользоваться всеми тремя типами шин, но на практике такое представить сложно.
Если с пониманием шинных правил по-прежнему возникают трудности, можно посмотреть отличное видео. Да, оно на английском языке, но простая анимация позволяет во всем разобраться.
Зачем нужны изменения и пятый комплект шин?
В идеале команды смогут проводить более гибкие гонки в тактическом отношении, но мы-то знаем, что коллективы будут загружать данные в крутые компьютеры, которые высчитают оптимальные стратегии. Как все сработает на самом деле – узнаем 20 марта.
Резина в «Формуле-1»: главный фактор побед?
Cцепление с трассой — один из ключевых факторов успеха в гонках, позволяющий раскрыть скорость машины. Особенно в «Формуле-1», где пилоты управляют небольшими болидами на огромных колесах.
В последние годы вопрос резины в «Формуле-1» встал особенно остро. Постоянный поставщик, Pirelli, за десять лет продемонстрировал абсолютно разные подходы к созданию гоночной «обуви» — мы видели и сверхмягкие комплекты HyperSoft и UltraSoft, мы видели и резину с разной толщиной рабочего слоя. Сразу вспоминаем и сезон 2018 года, когда после проблем у команды Mercedes с «пузырением» Pirelli приняли решение уменьшить толщину рабочего слоя на 0.4 мм. Таким образом, был уменьшен рабочий слой, беговая дорожка аккумулировала меньше тепла, и резина меньше перегревалась. Очевидно, подобные изменения могут по-разному отразиться как на командах, так и на пилотах.
Или недавнее происшествие с пилотом Red Bull и текущим лидером чемпионата «Формулы-1» по состоянию на июль 2021 Максом Ферстаппеном на Гран-при Азербайджана в Баку. Резина Pirelli взорвалась — оказалось, команды самостоятельно меняли давление, что приводило к появлению так называемых «стоячих волн» на боковинах, при этом на внутреннюю часть воздействовали более сильные волны, которые и приводили к повреждениям.
Уже ясно, что резина в автоспорте и «Формуле-1» действительно играет большую роль. Но насколько большую? Рассмотрим вопрос через призму изготовления, истории развития и влияния непосредственно на скорость гоночных машин.
Как изготавливается
Мы должны сразу внести ясность: точной информации о составе резины Pirelli и о полном технологическом цикле нет, потому что часть этой информации остается конфиденциальной и связана с особенностями производства. Однако постараемся внести максимальную ясность относительно этапов изготовления резины для F1.
В штаб-квартире Pirelli в Милане есть отдел, который занимается исключительно исследованиями влияния различных химических составов и их физических свойств на потенциальные комплекты резины, насколько те или иные материалы подходят для конкретных целей. Прототипы проверяют на различных скоростях до 500 км/ч и на различных поверхностях — от гладкого асфальта до поребриков и гравия. Их нагревают до температуры в 200 градусов по Цельсию, а также производят различные тесты по максимальному растягиванию рабочего материала резины.
Сама покрышка создается следующим образом: формируется смесь из синтетической и натуральной резины, в которую добавляются различные химические соединения. Отдельно создается каркас и сам протектор, затем все части объединяются, помещаются в специальную печь, в результате чего и получается затвердевший результат в форме автомобильной резины, в том числе гоночной.
Резина «Формулы-1» имеет свои особенности, потому что стоит задача не просто сделать подходящую покрышку, а интегрировать свойства по определенному износу и сцеплению. Недаром в Королевском автоспорте сейчас есть как Soft, Medium и Hard (причем каждый из комплектов варьируется по степени износа в зависимости от типа асфальта на каждой трассе), так и Intermediate и Wet (промежуточная и дождевая) комплекты, которые призваны обеспечить работу гоночного болида в мокрых условиях. Каждый из комплектов выводится по определенной химической формуле, каждая шина, произведенная для F1, имеет свой уникальный паспорт.
Сама резина состоит из 18 структурных элементов-узлов, каждый из которых делится на более, чем сотню сегментов. При этом одна резина «Формулы-1» изготавливается до 5 часов, в саму резину вплавляются так называемые «ребра жесткости», а боковины гораздо тоньше, чем у обычных покрышек.
Есть отличный разбор актуальной резины «Формулы-1» от официального блоггера Driver 61. В частности, можно посмотреть, как выглядит резина F1 изнутри, и насколько прочны отдельные сегменты.
Pirelli в настоящее время производят шедевры резинового мира, обеспечивая главный автоспорт на планете лучшими покрышками в мире. Но как развивалась шинная эволюция в «Формуле-1»? И всегда ли резина играла главную роль в гонках? Кратко проследим основные этапы.
Эволюция резины
На заре становления «Формулы-1» в пятидесятых годах XX века резина не играла никакой роли с точки зрения гоночной скорости. Фактически, от колес требовалось лишь то, чтобы они были круглыми. Частично это было обусловлено тем, что машины не достигли той степени мощности и аэродинамики, которая потребовала бы от производителей новых вызовов.
Многие команды ездили на покрышках от трех или четырех компаний, при этом сохраняя один комплект на несколько гонок, чтобы не тратить лишние средства. На результатах подобный рациональный подход никак не сказывался — вспоминаем легендарную фразу Энцо Феррари о том, что гонки выигрывают «мощные двигатели». Так и было до взрывного развития автомобилестроения, в том числе гоночного.
Все изменилось в 1960-х и особенно в 1970-х годах. С появлением монококов, антикрыльев и всевозможных технических решений стало ясно, что требуется более выносливая, более широкая резина, которая сможет выдерживать инженерные достижения в сфере автоспорта. Как раз полвека назад и «распухли» задние колеса, потому что с увеличением скоростей понадобилось больше устойчивости с трассой, и обеспечить подобную устойчивость мог только очень широкий слой резины сзади, обеспечивающий большее пятно контакта с асфальтом (следовательно, лучше прижимая машину в поворотах).
Собственно, в начале семидесятых и появились так называемые «слики» — резина без протектора (без «рисунка»). Подобный подход обеспечивал огромный уровень сцепления с асфальтом, хотя резина стала подвергаться чрезмерному износу. Кстати говоря, до сих пор не утихают споры, когда в «Формуле-1» появился первый слик. Goodyear горячо доказывают, что на Гран-при Франции 1971, а вот Firestone уверены, что на Гран-при Испании 1971 года. Остановимся на том, что слики мы увидели в 1971, как раз ровно пятьдесят лет назад. Одним из главных сторонником «сликовой» резины был трехкратный чемпион мира, легендарный Джеки Стюарт.
Новый виток эволюции и первые шинные войны фанаты автоспорта увидели после 1977 года, когда на сцену вышли Michelin. Французские шинники предложили уникальную технологию изготовления покрышек — радиальные покрышки, в которых корд располагался вдоль радиуса резины. Ранее использовались диагональные покрышки с кордом, расположенным под углом к радиусу. Подобное изменение в производстве гоночной резины позволило командам прибавить в скорости в поворотах и получить еще больше мощности на прямых за счет стабильной работы задних покрышек.
К 1981 году Michelin вытеснили абсолютно всех конкурентов с рынка, и лишь тогда Goodyear и прочие производители сдались, и стали использовать подход с радиальной резиной.
Именно 1981 год, когда был подписан первый Договор согласия в «Формуле-1», к власти пришел Берни Экклстоун и Michelin установили стандарты для покрышек F1, считается точкой отсчета шинных войн — именно тогда резина стала играть действительно большую роль и являться одним из ключевых факторов в гонке.
Следующей вехой стало появление термочехлов в середине восьмидесятых годов XX века. Британский предприниматель Майк Друри, страстный фанат автоспорта, предложил искусственным образом прогревать резину, чтобы гонщикам не приходилось самостоятельно доводить их до рабочей температуры. Собственно, и в наши дни мы наблюдаем, как шины прогреваются в боксах для того, чтобы пилоты выезжали на самой «быстрой» резине.
Затем в девяностых годах XX века было принято решение вернуться на покрышки с канавками, потому что слики стали восприниматься как угроза безопасности в «Формуле-1». И мы увидели одну из самых ярких шинных войн между Bridgestone, которые по мнению многих экспертов являются почетными соавторами побед Михаэля Шумахера и Ferrari, и Michelin, которые вернулись в F1 после долгого перерыва, чтобы конкурировать с японскими шинниками. В итоге Ferrari взяли шесть Кубков Конструкторов подряд именно на резине Bridgestone, являясь приоритетными клиентами.
До сих пор нет единого мнения, действительно ли резина настолько влияла на скорость красной машины, однако многие инженеры и в то время указывали на то, что Bridgestone в гонке выглядели гораздо лучше, и именно фактор резины позволил Красному Барону стать семикратным чемпионом мира. После 2006 года и титулов с Алонсо и Renault, Michelin приняли решение свернуть свою программу в «Формуле-1» по экономическим соображениям. После 2009 года и изменений технического регламента, когда убрали дозаправки и машины стали длиннее, тяжелее и элементарно больше, мы вновь увидели возвращение сликов, которые вот уже более десяти лет в «Формулу-1» поставляет Pirelli.
Только сами команды в полной мере представляют, каким образом тот или иной комплект резины, давление и износ влияют на их скорость в гонке и на итоговый результат. Но давайте разберем подробнее, почему все-таки фактор резины, возможно, главный ключ к успеху современных гоночных машин.
Как резина влияет на скорость
Основными параметрами резины в «Формуле-1» являются давление в шинах и ее температура. На каждую гонку Pirelli самостоятельно выдают рекомендации командам по оптимальным параметрам, но как показал сезон 2021 года — далеко не все им следуют. В частности, упомянутый в статье взрыв покрышки Ферстаппена, по мнению Pirelli — следствие своеобразных «махинаций» с давлением шин непосредственно в гонке.
Если снизить давление в резине, резина становится «быстрее», уменьшается фактор жесткости шасси, снижается уровень перегрева. Строго говоря, резину слегка «спускают», чтобы она лучше «впечатывалась» в асфальт, и тем самым обеспечивала больший уровень прижимной силы и пятно контакта с поверхностью трассы.
Что касается температуры, резина F1 очень капризна. Существует температура внешнего слоя и непосредственно самой покрышки. Рабочий диапазон — температурная дельта, в которой шины работают наилучшим образом, не так уж велик. Представьте себе, что резина — это яйцо, а трасса и асфальт — сковородка. Если яйцо недожарить, оно останется сырым куском на сковородке, просто не взаимодействуя с поверхностью. То же самое происходит с резиной — непрогретую, холодную резину можно сравнить с кусками дерева круглой формы — нет сцепления и взаимодействия с асфальтом, страдает прижимная сила.
Если яйцо пережарить, оно размажется по сковородке, потеряв свои изначальные свойства. Если перегреть покрышки, то износ резины становится слишком высоким, начинается скольжение, и в итоге в определенный момент гонщик опять не сможет атаковать на полной скорости. Кстати, говоря о скольжении, существует довольно интересный параметр slip angle, «угол скольжения». Постараемся рассказать о нем максимально просто.
Slip angle или угол скольжения колеса — это фактически угол между движением катящегося колеса и направлением, в сторону которого повернуто колесо. Другими словами, это угол между тем, куда машина указывает номинально и между тем, куда она реально едет.
Данный угол приводит к возникновению силы, перпендикулярной направлению движения колеса, и это можно назвать «силой поворота». В течение первых градусов угла скольжения сила поворота линейно увеличивается, затем по мере увеличения угла нелинейно увеличивается до максимума… прежде чем начать уменьшаться. В тот момент, когда она начинает уменьшаться, фиксируется так называемое «проскальзывание колеса».
Поскольку силы, действующие на колеса под действием веса автомобиля и прижимной силы, распределяются неравномерно, углы скольжения каждой шины будут разными. Соотношение между углами скольжения будет определять поведение автомобиля в каждом конкретном повороте. И вот тут мы подходим к вопросу: а что определяет поведение автомобиля и углы скольжения? Разумеется, резина…
Но кроме того, дорожное покрытие, величины ускорения и торможения, размер профиля резины (вспоминаем, что уже с 2022 нас ждут 18-дюймовые покрышки в «Формуле-1»), а также, разумеется, «сход-развал».
Здесь уже вспоминаем систему DAS от Mercedes в сезоне 2020 года, когда движением руля назад они могли изменять пятно контакта с асфальтом.
Таким образом, резина напрямую влияет на все те показатели, которые определяют скорость машины как на прямой, так и в поворотах. Но, конечно, многое зависит и от самих пилотов. Например, автор данной статьи в каждой трансляции F1 представляет радиопереговоры пилота команды McLaren Даниэля Риккардо с инженером на пятничных практиках. Инженер делится интересной информацией — например, во Франции и Австрии на прошедших этапах он объяснял, что Дэн «заносит недостаточно скорости, и слишком рано отпускает педаль газа» в одном случае, или «слишком рано тормозит» в другом. От стиля пилотирования гонщика определяется и температура резины, и нагрузка на нее на тех или иных участках трассы. И уже от этого зависит «естественная» скорость самих покрышек.
И все же, является ли резина в «Формуле-1» главным фактором успеха в наши дни?
Резина «Формулы-1» сегодня
Автор статьи сразу предупреждает: разумеется, никто не пытается преуменьшить роль двигателя или аэродинамики. Очевидно, что важным фактором является мастерство пилота, да и плохая машина даже на лучшей и прогретой резине никогда не угонится за лидерами…
Когда в квалификации «Формулы-1» проходит дождь, и затем начинает подсыхать трасса, гонщики улучшают времена с каждым кругом. При этом не важно, на какой машине едет пилот — просто условия становятся все более подходящими для резины с каждым кругом. И тут мы вспоминаем единственный поул в карьере пилота команды Racing Point (Aston Martin с 2021) Лэнса Стролла. И он взял поул… благодаря работе резины в меняющихся условиях.
Автор статьи также делает подробные разборы после каждого Гран-при. В том числе, разумеется, разбирает шинную стратегию. Например, Гран-при Австрии 2021.
Пилоты, которые стартовали на более твердых комплектах, оказались на финише впереди тех пилотов, которые стартовали на более мягких. Оказалось, что мягкий комплект резины слишком быстро изнашивается, приходится проводить на один пит-стоп больше, и гоночный темп в гонке — ниже. Характерно, что испанский пилот Карлос Сайнс за рулем машины Ferrari, не блиставшей весь уик-энд, занял высокое четвертое место, стартовав на Hard. Он смог опередить даже Серхио Переса, пилота топовой команды Red Bull.
Получается, только от резины и работы с ней зависит успех в F1? Мы раскрыли главный секрет автоспорта? Ответ разочарует вас, как в конце интересного фильма: и да, и нет.
Если мы возьмем приближенные к идеалу две совершенно идентичных машины, то, действительно, от фактора резины может решаться судьба того или иного заезда. Однако в реальных условиях резина становится лишь одним из факторов, меняя причинно-следственные связи.
Допустим, машина Mercedes лучше работает с твердой резиной. Это может быть причиной того, что они находятся впереди остальных на трассе. С другой стороны, меняется дорожное покрытие и температура трассы (в частности, на последней гонке Льюис Хэмилтон и команда сетовали на то, что с наступлением жары шины стали работать хуже), и уже как следствие, резина работает не так эффективно.
Или команда Red Bull, которая из-за своего уникального диффузора и high-rake концепции испытывает проблемы с задней резиной на определенных этапах. Можно ли сказать, что шины были фактором их успеха или провала? Можно. Как и справедливо сказать, что настройки их машины и в целом техническая форма определяли эффективность работы покрышек.
Лишь одно можно утверждать с абсолютной уверенностью: резина в «Формуле-1» — важный элемент скорости машины, ее прижимной силы и устойчивости в поворотах. Как следствие, резина в «Формуле-1» — это фактор скорости. А что может быть важнее скорости в автоспорте?
Решать только вам. Берегите себя и выбирайте правильную резину на все случаи жизни.
Благодарим Simply Formula за помощь в подготовке материала.
Источник